(57)【要約】【課題】  高温環境下での硬さ、寸法安定性、耐ピーリング疲労特性、および耐白色組織剥離特性を確保し、且つ転動体を選定して強化することで、ベルト式無段変速機に好適に用いることができる長寿命なベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受を提供する。【解決手段】  ベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受において、外輪、内輪及び転動体の少なくとも一つは、Cが０．６〜１．２質量％、Ｃｒが０．８〜１．８質量％、Ｓｉが０．６〜１．３質量％、Ｓが０．０１８質量％以下である合金鋼である。【選択図】    図１
2005121080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に転動面を有する外輪と、外周面に転動面を有する内輪と、当該外輪の転動面と内輪の転動面との間に転動自在に配設された複数の転動体とを備えたベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受において、
前記外輪、内輪及び転動体の少なくとも一つは、Cが０．６〜１．２質量％、Ｃｒが０．８〜１．８質量％、Ｓｉが０．６〜１．３質量％、Ｓが０．０１８質量％以下である合金鋼であることを特徴とするベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受。
【請求項２】
前記合金鋼は、転がり表面の残留オーステナイト量を１５体積％以下とし、表面炭素濃度と表面窒素濃度の和が０．８〜１．４質量％であることを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受。
【請求項３】
前記合金鋼は、浸炭、或いは浸炭窒化処理が施されたことを特徴とする請求項１または２に記載のベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受。
【請求項４】
少なくとも前記転動体が前記合金鋼であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受。
【請求項５】
さらに、軸受空間をシールするシール手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受に関し、特に、プライマリプーリ及びセカンダリプーリ軸を支持する転がり軸受の長寿命化に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速機は、自動変速機の変速機構として、ベルト駆動のプーリの半径を連続的に変える機構を有するものである。例えば、図１に示すように、平行に配置された入力軸（駆動軸）１と出力軸（従動軸）２にそれぞれプーリ３、４が設けられており、これらのプーリ３、４間に金属製のベルト５が巻きつけてある。このベルト５は、厚さ０．２ｍｍ程度の薄板を１０枚程度重ねた構造の２条のリング５１に、多数の薄い（厚さ２ｍｍ程度の）摩擦片５２を取り付けた構造となっており、この摩擦片５２が押し合う時の押力で動力を伝えるものである。
【０００３】
このベルト５を介して、入力軸プーリ（プライマリプーリ）３から出力軸プーリ（セカンダリプーリ）４に駆動力の伝導がなされる。両プーリ３、４は、各軸１、２に固定された固定円錐板３１、４１と、油圧機構によって軸方向に移動可能な可動円錐板３２、４２とで構成され、両円錐板３２、４２によってＶ字状のプーリ溝が形成されている。
【０００４】
これらのプーリ３、４の各可動円錐板３２、４２を軸方向に移動して溝幅を変え、ベルト５がプーリ３、４に接触する位置（プーリの有効回転半径）を変更することで、変速比を無段階に変えることができる。例えば、入力軸プーリ３の溝幅を縮小すると、入力軸プーリ３の有効回転半径が大きくなるため、大きな変速比が得られる。
【０００５】
各プーリ３、４の固定円錐板３１、４１が一体化された軸部（プーリ軸）３１ａ、４１ａは、ラジアル玉軸受６、７により支持されている。これらのプーリ軸３１ａ、４１ａは、軸出力を後段に伝達する際に、反力としてスラスト荷重を受ける。そのため、このスラスト荷重によって各ラジアル玉軸受６、７が軸方向に変位して、入力軸プーリ３と出力軸プーリ４とで溝幅方向の中心がずれる（所謂「芯ずれ」が生じる）ことを防止する必要がある。前記芯ずれが大きくなると、ベルト５が蛇行してリング５１と摩擦片５２とが不適切に接触することで損傷に至る場合もあるし、ラジアル玉軸受６、７にすべりが生じて発熱量が大きくなる場合もある。
【０００６】
この対策として、プーリ軸を支持する玉軸受において、内輪及び外輪の軌道溝の曲率半径（Ｒ）のボール直径（Ｄ）に対する比（Ｒ／Ｄ）を、通常の標準設計値（０．５３）よりも小さくすること（内輪で５０．１〜５０．９％、外輪で５０．１〜５１．９％）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この比（Ｒ／Ｄ）が小さいほどスラスト荷重によって玉軸受が軸方向にずれ難いため、前述のプーリ間の芯ずれは生じ難くなる。
【０００７】
一方、ベルト式無段変速機の潤滑油としては、トルクコンバーター、歯車機構、油圧機構、湿式クラッチ等を円滑に作動させて動力を伝達するために、トラクション係数の高い自動変速機用潤滑油（ATF：Automatic Transmission Fluid）や無段変速機用潤滑油（CVTF：Continuously Variable Transmission Fluid）等の専用油が使用されている。これらの潤滑油中で使用される転がり軸受の場合には、軌道輪と転動体との間に生じる接線力が増大し、通常の接触面圧が最も大きい接触楕円中心部から離れた部位、つまり、ＰＶ値（接触面圧と速度の積）が最も大きくなるので潤滑膜が破壊され、金属接触の頻度が高くなることにより、発熱が起こることが多い。
【０００８】
特に、近年、２．５Ｌを超える大型のエンジンに適用可能なベルト式無段変速機が切望されているが、このようなベルト式無段変速機に使用される軸受の場合には非常に高いトルクがかかり、発熱が起こりやすくなると推測される。
【０００９】
また、ベルトが樹脂製からなる乾式ベルト式無段変速機では、ベルトによるトルクの伝達が無給油環境下で行われる。このため、このような無段変速機に使用される転がり軸受の場合には、油潤滑が困難であるため、グリース潤滑されるが、油潤滑の場合と比べより発熱が起こりやすい。
【００１０】
このような発熱は、軸受の硬さの低下や残留オーステナイトの分解の要因となる。従って、ベルト式無段変速機に適用される転がり軸受では、高温環境下での硬さの維持及び寸法安定性が必要となる。また、ベルト式無段変速機に適用される転がり軸受では、上述した高温環境下での問題に加え、厳しい潤滑条件で使用されることに起因するピーリング疲労も問題となっている。
【００１１】
この対策として、内輪及び玉の全体のオーステナイト量を５％以下とし、且つ、内輪又は外輪の軌道面の残留オーステナイト量を１０％以上とした４点接触玉軸受を用いることが知られている（例えば、特許文献２参照。）。ここでは、全体のオーステナイト量を５％以下とすることにより、発熱時の残留オーステナイトの分解による寸法変化を小さくするとともに、軌道面の残留オーステナイト量を１０％以上とすることにより、表面疲労を抑制している。
【００１２】
また一方、ベルト式無段変速機における軸受使用環境は、従来の自動変速機に比べると大きく異なっており（潤滑油量少、高振動、高荷重、高温、ATFやCVTFに含まれる特殊添加剤の影響等）、従来では問題とならなかった、白色組織剥離や、通常最弱部とされる内外輪よりも転動体で優先的に剥離が起こるという減少が問題となってきている。
【特許文献１】特公平８−３０５２６号公報（第１図）
【特許文献２】特開平１０−２９２８５９号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、ベルト式無段変速機のベルトの耐久性を高めるためになされたものであるため、プーリの回転軸を支持する転がり軸受の寿命については言及されていない。
【００１４】
また、特許文献２に記載の技術は、高温環境下での残留オーステナイト分解に対する抵抗性を有するものではないため、高温での硬さ低下及び寸法安定性劣化を起因とする磨耗やピーリング疲労等、ベルト式無段変速機特有の疲労を抑制する点では未だ改善の余地があった。
【００１５】
さらには、特許文献１，２に記載の技術は、白色組織剥離や転動体の優先剥離といった、ベルト式無段変速機で使用される軸受に特有の問題を改善するものではなかった。
【００１６】
本発明は、上述した問題点に着目してなされたものであり、高温環境下での硬さ、寸法安定性、耐ピーリング疲労特性、および耐白色組織剥離特性を確保し、且つ転動体を選定して強化することで、ベルト式無段変速機に好適に用いることができる長寿命なベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
かかる目的を達成するため、本発明は以下の構成からなる。
（１）  内周面に転動面を有する外輪と、外周面に転動面を有する内輪と、当該外輪の転動面と内輪の転動面との間に転動自在に配設された複数の転動体とを備えたベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受において、
前記外輪、内輪及び転動体の少なくとも一つは、Cが０．６〜１．２質量％、Ｃｒが０．８〜１．８質量％、Ｓｉが０．６〜１．３質量％、Ｓが０．０１８質量％以下である合金鋼であることを特徴とするベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受。
（２）  前記合金鋼は、転がり表面の残留オーステナイト量を１５体積％以下とし、表面炭素濃度と表面窒素濃度の和が０．８〜１．４質量％であることを特徴とする（１）に記載のベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受。
（３）  前記合金鋼は、浸炭、或いは浸炭窒化処理が施されたことを特徴とする（１）または（２）に記載のベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受。
（４）  少なくとも前記転動体が前記合金鋼であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受。
（５）  さらに、軸受空間をシールするシール手段を備えたことを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受。
【００１８】
（１）の構成の転がり軸受によれば、Ｓｉを適量含有していることにより高温でも組織を安定維持することができるので、寸法安定性や硬さが劣化することがない。また、Ｓを低減していることにより白色組織形成の原因となる水素の侵入を抑制することができるので、転がり軸受は長寿命となる。
【００１９】
また、（２）の構成の転がり軸受によれば、残留オーステナイト量及び表面炭素濃度、表面窒素濃度を適量に調整することで、表面疲労に対しても強くすることができるので、より長寿命となる。ここで、転がり表面とは、外輪及び内輪の転動面と転動体の転動面の少なくとも一方を含む。
さらに、（３）の構成の転がり軸受によれば、転がり表面に圧縮残留応力を付与でき、表面疲労に対して強くすることができるため、長寿命となる。
【００２０】
また、（４）の構成の転がり軸受によれば、転動体を選定して強化することにより、ベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受特有の問題である転動体剥離を防止でき、より長寿命となる。
さらに、（５）の構成の転がり軸受によれば、シールによりごみの混入を著しく低減できるので、より長寿命となる。
【００２１】
以下、本発明に用いられる合金成分の作用及び成分範囲の限定理由、その他臨界的意義について説明する。
【００２２】
［Ｃ：０．６〜１．２質量％］
Ｃは焼入れ、焼戻し後の硬さを向上するために必要な元素である。尚、浸炭窒化する場合は表面の炭素濃度は上昇する。このため、この値は素材の段階におけるＣの含有量である。
Ｃの含有量が１．２質量％を越えると素材の段階で巨大な炭化物が発生するため、機械加工性及び靭性が低下する。したがって、Ｃの含有量の上限を１．２質量％とした。
一方、含有量が０．６質量％未満であると、そのままでは十分な硬さが得られない。また、浸炭窒化する場合では、軸受として使用する際、負荷によりせん断応力が働く深さまで必要な硬さを得ることができる炭素濃度とするために浸炭及び浸炭窒化処理時間を長くする必要があり、熱処理生産性が低下するとともにコスト的に不利となる。従って、Ｃの含有量の下限を０．６質量％とした。
【００２３】
［Ｃｒ：０．８〜１．８質量％］
Ｃｒは焼入れ性及び焼戻し軟化抵抗性の向上に有効な元素である。また、微細な炭化物を均一に形成する析出硬化により、たとえ高温焼戻しを行っても十分な表面硬さが得られ、また基地の強靭性を向上することができる。そして、硬くて微細なＣｒ炭化物により耐磨耗性を向上する働きもある。さらに、Ｃｒは炭化物形成元素であるため、浸炭窒化層のＣ濃度を高める結果、浸炭阻害性のあるＳｉを多く含有しても材料の浸炭窒化性を高めることができる。
これらの作用、効果を発揮させ、必要な表面硬さＨＲＣ６０以上を確保するためにＣｒ含有量の下限を０．８質量％とした。
一方、含有量が１．８質量％を越えると、素材の段階で巨大な炭化物が生じてしまい、この炭化物の回りで応力集中が生じることを原因として軸受寿命が低下するという問題がある。また、必要以上のＣｒ含有量の増加はコスト的にも不利であるし、巨大炭化物を微細化しようとすると高温での焼入れが必要となり、熱処理生産性が低下する。よって、本発明では、その上限値を１．８質量％とした。
【００２４】
［Ｓｉ：０．６〜１．３質量％］
Ｓｉは高温での残留オーステナイトの分解を遅延し組織を安定化するとともに、焼戻し軟化抵抗性を向上させるのに有効な元素である。その効果を十分得るためにＳｉの含有量の下限を０．６質量％とした。しかし、その含有量が多くなると機械的強度の低下、被削性の低下、浸炭窒化性の低下につながるため、Ｓｉの含有量の上限を１．３質量％とした。
【００２５】
［Ｓ：０．０１８質量％以下、好ましくは０．００８質量％以下］
Ｓは鋼中不純物であり、通常、ＭｎＳ等のＡ系介在物として鋼中に存在する。
Ａ系介在物はチップブレーカーとして作用し、鋼の被削性を向上する作用があり有効利用されることも少なくなく、また、寿命の観点からは、Ｂ系介在物やＤ系介在物のように軸受寿命にはあまり影響しないと考えられてきたため、Ｓを極力低減することを十分重要視していなかった。
しかしながら、ベルト式無段変速機プーリ支持軸用転がり軸受のように、特殊な潤滑油中で、軸受が高温、高振動、高速、高荷重等の特定の条件が整った使用環境で使用される場合には、接触面内において潤滑油中の水分や基油が分解して発生した水素が、鋼中のＭｎＳと相互作用を起こすことにより、鋼中に浸入して、寿命が著しく低下する場合がある。これは、侵入した水素が高ひずみ場へ集積することにより、鋼の耐力が低下し、局部的な塑性流動を伴い白色組織と呼ばれる組織変化を引き起こすことに起因している。
本願発明者らは、上記特異な組織変化に起因する早期剥離に対して、Ｓを０．０１８％以下にすることで寿命が改善できることを明らかにした。従って、Ｓの上限を０．０１８％とする。また、好ましくは上限は０．００８％とするとよい。
【００２６】
［転がり表面をなす表層部の炭素濃度と窒素濃度との和が０．８〜１．４質量％］
軸受として十分な転がり疲労強度を得るためには、表面炭素濃度と表面窒素濃度との和が０．８質量％以上である必要がある。また、表面炭素濃度と表面窒素濃度との和が１．４質量％を越えると、巨大炭・窒化物が形成され易くなり、このような巨大炭・窒化物が欠陥となって、転がり疲労寿命が低下することがあるため上限を１．４質量％とした。
【００２７】
［転がり表面をなす表層部の残留オーステナイト量が３〜１５体積％］
残留オーステナイトは軸受内に磨耗粉等が混入するような環境下で、圧痕起点型の剥離やピーリング疲労等の表面疲労を抑制するのに有効である。この効果を十分発揮させるため、本発明では、その下限を３体積％とした。
一方、残留オーステナイトは高温環境下でマルテンサイトに変態し、この時寸法変化が生じて、軸受の内外輪の隙間が減少することによって逆にピーリング疲労を加速させる要因となる。このため、焼戻しにより残留オーステナイトが最も高い部分である転がり表面において残留オーステナイト量を１５体積％以下にすることが好ましい。この時の焼戻し温度は、残留オーステナイトを１５体積％以下にするため、２００〜４００℃程度とすることが好ましい。
【００２８】
［浸炭あるいは浸炭窒化を施す意義］
従来より表面近傍に圧縮残留応力を生じさせることによって耐ピーリング性が向上することが知られている（例えば、特開平５−２８８２５７）。本発明において、中、高炭素鋼に浸炭あるいは浸炭窒化処理を施し表面近傍に炭素濃度の勾配をつけることで、表面に圧縮残留応力を付与し、ピーリング性の向上を図った。
【００２９】
また、本発明では、必要に応じて以下の元素を併記した量の範囲で選択的に添加することができる。
【００３０】
［Ｍｎ：０．２〜２．０質量％］
Ｍｎは製鋼時に脱酸、脱硫剤として作用すると共に、焼入れ性の向上に大きな役割を担うことから少なくとも０．２質量％必要である。このため、Ｍｎ含有量の下限を０．２質量％とした。
しかし、その含有量が２．０質量％より多くなると非金属介在物を多く生じさせるため寿命が低下し、その他、鍛造性、被削性等の機械加工性が低下する。よって、Ｍｎ含有量の上限を２．０質量％とした。
【００３１】
［O：１０ｐｐｍ以下］
Oは酸化物系非金属介在物（特に、Al２O３）生成元素であることから寿命を低下させる作用を有するため、その含有量を極力低下する必要がある。したがって、Oの含有量の上限を１０ｐｐｍとすると良好である。
尚、Alは、Al2O3等の酸化物系非金属介在物を生成するため、その点においてOと同様に寿命に対して有害である。しかし、Al自体は結晶粒の粗大化を防止する作用を有するため、１００〜４００ｐｐｍ以下含有するのが有効である。
【００３２】
［P：０．０２質量％以下］
Pは転がり寿命及び靭性を低下させる元素である。このため、Pの含有量は極力少ないことが好ましい。この面から、Pの含有量を０．０２質量％以下に抑えることが好ましい。
【００３３】
［Ｎｉ：２．０質量％以下］
Ｎｉは強力なオーステナイト安定化元素であり、δフェライトの生成を抑え、さらに基地に固溶して靭性を向上させ高温特性を高める作用がある。しかし、必要以上に添加すると多量の残留オーステナイトが生成して十分な焼入れ硬さが得られなくなる。これらの点を考慮して上限を２．０質量％以下とする。
【００３４】
［Ｃｕ：０．０５〜２．０質量％］
ＣｕはＮｉと同様に若干のオーステナイト安定化作用を持つ元素であり、δフェライトの生成を抑え、耐食性・耐酸性を向上させる作用があるため、本発明の鋼の中に選択的に添加することができる。その時の下限値は０．０５質量％以上、好ましくは、０．５質量％以上とする。また、多量に添加すると軸受製造工程の熱間鍛造工程において、熱間割れを生じる場合があるため、その上限を２．０質量％とする。
【００３５】
［その他の不可避不純物］
上記合金元素及びＦｅ以外の元素として、Ｔｉ、Ｎｂ等の不可避不純物をそれぞれ１００ｐｐｍ以下含む。
【００３６】
［軸受空間をシールするシール部材］
ベルト式無段変速機は、歯車機構やクラッチ機構を内蔵する装置であるため、それらの装置からの磨耗金属粉が軸受内に混入する心配がある。従って、軸受寿命の信頼性をより高めるためにシール構造を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、高温環境下での硬さ、寸法安定性、耐ピーリング疲労特性、および耐白色組織剥離特性を確保し、且つ転動体を選定して強化することで、ベルト式無段変速機に好適に用いることができる長寿命なベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明は、ベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受を構成する材料特性を工夫することにより、その耐久性向上を図るものである。本発明を実施する際に図示される構造は、前述の図１に示した構造を含めて、従来から知られているベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受と同様である。よって、ベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受の具体的構造の説明については省略する。
【００３９】
以下、本発明の転がり軸受の具体的な材料特性について実験結果を用いて説明する。
実験では、ＪＩＳ呼び番６２０７の深溝玉軸受を用いて油浴潤滑下での寿命評価を行った。ここで、外輪と内輪に関しては表１に示す組成の材料で所定の形状に成形した後、８４０〜１０５０℃に加熱して、１〜２０時間の浸炭あるいは浸炭窒化処理、次いで油焼入れを行なった。その後、２００〜４００℃で１．５〜２．０時間加熱する焼戻しを行ない、研磨仕上げ加工及び超仕上げ加工を行なった。仕上げ加工まで行なった時点でそれぞれの鋼が有する表面炭素濃度と表面窒素濃度との和（質量％）及び表面残留オーステナイト量（体積％）を表２に示す。
【００４０】
【表１】
2005121080.tif 000003
【００４１】
【表２】
2005121080.tif 000004
【００４２】
一方、転動体の材質は、表２中の試験軸受Ｎｏ．１及びＮｏ．４においては、比較のため内外輪と同様の材質とし、それ以外はＪＩＳ鋼種ＳＵＪ２に浸炭窒化した材料を用いた。ただし、表２中の試験軸受Ｎｏ．１７は、表記の材料を転動体のみに適用し、内外輪はＳＵＪ２を適用した。
【００４３】
ここで、「表層部」とは、表面から２０μｍの深さまでの部分を示す。表面炭素・窒素濃度及び表面の残留オーステナイト量はそれぞれ発光分析装置、Ｘ分析装置にて測定した。
【００４４】
上記のように完成された内輪、外輪及び転動体と、金属製の保持器とを用いて試験軸受を組み立てた後、内輪及び外輪の間に形成され、玉が内設された空隙部をシール部材で密封した。ただし、表２中の試験軸受Ｎｏ．１９は、比較のため、シール部材を装着しないものとした。
【００４５】
なお、組み立てられた軸受の外輪及び内輪の溝曲率は、転動体径の５１％、ラジアル内部すきまは、Ｃ３すきま以下、内輪及び外輪の転動体表面粗さは０．０１〜０．０４μｍ程度である。
【００４６】
上記軸受について、図２に示すベルト式無段変速機ユニットを用いて寿命評価を行なった。このベルト式無段変速機ユニットは、プライマリプーリ３の入力軸１及びセカンダリプーリ４の出力軸２が、それぞれ一対の転がり軸受６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂで支持されている。この四個の転がり軸受のうち、プライマリフロント軸受（即ち、プライマリプーリ３よりもエンジン側で入力軸１を支持する転がり軸受）６ａとして、各試験軸受を取り付けた。これ以外の転がり軸受６ｂ、７a、７ｂは、各試験で同じものを用いた。また、このベルト式無段変速機ユニットのベルト５は、図１と同様に、厚さ０．２ｍｍの鋼製薄板を１０枚重ねた構造の二条のリング５１に、２８０枚の厚さ２ｍｍの摩擦片５２を取り付けた構造であり、ベルト長は６００ｍｍである。寿命試験は、以下の条件にて実施した。なお、評価は回転試験中に軸受に生じる振動を測定し、回転中の振動値が初期振動値の２倍となった時点で軸受寿命とした。結果は表２に併せて示す。なお、表２中の寿命は、試験軸受Ｎｏ．２６の寿命を１とした場合の相対値で示す。
【００４７】
〔寿命試験条件〕
試験軸受：６２０７深溝玉軸受
回転速度：１０００〜６５００ｍｉｎ−１
Ｐ（負荷荷重）／Ｃ（動定格荷重）：ｍａｘ０．２
潤滑油：市販ＣＶＴ専用油（昭和シェル、ＮＳ−１）
油温：１００〜１６０℃
【００４８】
表２の結果から分かるように、Ｎｏ．１〜１９の試験軸受は、Ｃが０．６〜１．２質量％、Ｃｒが０．８〜１．８質量％、Ｓｉが０．６〜１．３％、Ｓが０．０１８％以下である合金鋼で形成しているため、これらの要件を満足していないＮｏ．２０〜２６の試験軸受よりも、高温での寸法安定性の劣化や硬さ低下及び白色組織形成を抑制し、その結果軸受寿命を長くすることができる。
【００４９】
試験軸受Ｎｏ．１〜１９のうち、Ｎｏ．１〜１２はいずれも寿命が５以上とより長寿命となっているが、Ｎｏ．１３〜１９はいずれも寿命が５未満となっていた。この結果より、Ｓを０．００８質量％以下とし、耐白色組織起因剥離に対して十分強化して、且つ、転がり表面の残留オーステナイト量を３〜１５体積％とする、もしくは、表面炭素濃度と表面窒素濃度との和が０．８〜１．４質量％とすると、表面疲労に対しても強くできるため、より長寿命な軸受が得られることが分かる。
【００５０】
ここで、試験軸受Ｎｏ．５及びＮｏ．１８は、合金成分、熱処理、及び、熱処理後の表面炭素・窒素濃度や残留オーステナイト量等の品質が、それぞれ試験軸受Ｎｏ．２及びＮｏ．１４のものと同等であるが、いずれも浸炭窒化処理を施していないため、その長寿命効果が十分に発揮できなかった例である。この結果より、本発明の転がり軸受は、浸炭窒化処理を施すことでより長寿命効果を有することが分かる。
【００５１】
また、試験軸受Ｎｏ．１及びＮｏ．４は、合金成分、熱処理、及び熱処理後の表面炭素・窒素濃度や残留オーステナイト量等の品質が、それぞれ試験軸受Ｎｏ．２及びＮｏ．１２のものと同等であるが、内外輪だけでなく、転動体にも本発明の材料特性を適用するとさらに長寿命となることを確認した例である。試験軸受Ｎｏ．１７は、表記の材料を転動体のみに適用し、内外輪はＳＵＪ２を適用した際にも長寿命であることを確認した例である。この結果より、本発明の転がり軸受は少なくとも転動体に適用することで長寿命とできることが分かる。
【００５２】
また、同様に、試験軸受Ｎｏ．１９は、合金成分、熱処理、及び熱処理後の表面炭素・窒素濃度や残留オーステナイト量等の品質がいずれも、試験軸受Ｎｏ．１６のものと同等であるが、シール部材を装着していないため、その長寿命効果が十分に発揮できなかった例である。この結果より、本発明の転がり軸受はシール部材を採用することで、より長寿命となることが分かる。
【００５３】
以上、説明したように、本発明のベルト式無段変速機プーリ軸支持用転がり軸受によれば、少なくとも転動体を、特定の合金鋼で形成すると共に、転がり表面をなす表層部の炭素濃度と窒素濃度の和及び残留オーステナイト量を特定の範囲に限定することにより、高温環境下での硬さ、寸法安定性、耐ピーリング特性及び耐白色組織起因剥離特性を向上させることができるため、長寿命とすることができる。
また、本発明の転がり軸受が適用されるベルト式無段変速機は、長寿命な転がり軸受でプーリの回転軸を支持することにより、長期間安定してプーリを回転させることができ、耐久性を長期間保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の対象となるベルト式無段変速機の略断面図である。
【図２】本実施形態の実験に使用される、ベルト式無段変速機ユニットの概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１                                       入力軸
２                                       出力軸
３                                       プライマリプーリ
４                                       セカンダリプーリ
５                                       ベルト
６、７、６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ           ラジアル玉軸受（転がり軸受）
【図１】
2005121080.tif 000005
【図２】
2005121080.tif 000006